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Brennstoffzellenauto versus Elektromobil? Wie ist der Status Quo?

Brennstoffzellenauto versus Elektromobil? Wie ist der Status Quo?


Einst galt Wasserstoff als Inbegriff für eine Mobilität, die sich völlig klimaneutral verhält. Doch dies ist lange her. Zwar hat sich in der Entwicklung von Wasserstoffautos eine ganze Menge getan, aber immer noch gibt es Probleme, die an dem Status der Klimaneutralität rütteln. Derzeit setzen fast alle Hersteller eher wieder auf elektrobetriebene Fahrzeuge, obwohl seitens der Klimaschützer hier ebenfalls massive Bedenken bestehen. Von der Aufbruchstimmung der Verfechter von Brennstoffzellen-Fahrzeugen ist jedenfalls nicht mehr viel zu spüren. Dies zeigte sich auch auf den letzten Events der IAA, bei denen Autos mit Wasserstoffantrieb kaum noch vertreten waren. Einige Hersteller – beispielsweise VW – sperrten sich sogar gegenüber der Brennstoffzellentechnologie und bezeichneten – so der VW-Chef Diess – Autos mit Wasserstoffantrieb als Unsinn. Die Süddeutsche Zeitung spricht die Dinge unverblümt aus und nennt die Entwicklung und Forschung der Automobilindustrie an der Brennstoffzelle ein Milliardengrab. Manche Firmen wiederum halten an der Brennstoffzellen-Technik fest, zum Beispiel BMW und Hyundai. Allerdings wurde seitens BMW erklärt, dass man die eigentliche Zukunft der Auto-Mobilität auch eher im Batterieantrieb sehe und nicht im Brennstoffzellenantrieb. Mercedes setzt auf die neueste Variante der Technik, auf das Plug-in-Hybridmodell. Dieses Fahrzeug verfügt neben der Brennstoffzelle noch über einen getrennt aufladbaren Akku. Dieses Modell, ein SUV, wird allerdings nur in kleiner Serie produziert und steht auch nur ausgesuchten Kunden per Leasing zur Verfügung.

Kernstück des Wasserstoffautos sind die Brennstoffzellen

Autos, die mit Wasserstoff betrieben werden, gelten als die eigentliche Alternativen zur der Mobilität, die über Batterien versorgt wird. Vor allem für längere Strecken. Konkret gemeint ist damit die Wasserstoff-Brennstoffzelle. Durch eine elektrochemische Reaktion wandelt sie den Wasserstoff in elektrischen Strom um, der wiederum als Antrieb für das Fahrzeug dient. Kernstück dieser Brennstoffzelle ist die Membran. Sie hat die Funktion, den Wasserstoff als Elektrolyt vom Sauerstoff zu trennen und ist für Protonen durchlässig. Diese sogenannte Protonen-Austausch-Membran PEM hat sich in Anwendungen für Automobile weitgehend durchgesetzt. Die Gründe hierfür liegen in der sehr hohen Leistungsdichte und im hohen Wirkungsgrad, weiterhin in der Arbeitstemperatur, die 80° C nicht überschreitet. Auf den beiden Seiten der Membran befinden sich Kathode und Anode, also zwei Elektroden. Weiterhin eine Bipolarplatte mit Kanälen für Sauerstoff und Wasserstoff. Dieses System wird als Membran-Elektroden-Einheit (MAE) bezeichnet und ist in einer Häufigkeit von mehr als 300 Einheiten pro Brennstoffzellen-Fahrzeug zu finden. Die beiden Elektroden der Membran werden durch einen Katalysator beschichtet, der aus Edelmetall, meistens Platin, besteht. Bei der elektrochemischen Reaktion zwischen Sauerstoff und Wasserstoff entstehen zunächst Wasser und Wärme. Dieser Prozess wird fachlich als „kalte Verbrennung“ bezeichnet. Und die eigentliche Energie entsteht durch die Potenzialdifferenz, die zwischen den Elektroden durch die Reaktion erzeugt wird. Sie lässt sich umwandeln in elektrische Energie. Ermöglicht wird die Reaktion durch das Edelmetall, den Katalysator, so dass auf einem Quadratzentimeter der Membran ungefähr die Energie von einem Watt erzeugt wird. Moderne Brennstoffzellen gehen mit dem Edelmetall Platin weitaus ökonomischer um als die Vorgänger. Sie benötigen aber immer noch ungefähr 0,3 g Platin für jedes erzeugte Kilowatt elektrischer Leistung. Die Abgaskatalysatoren von Diesel-Pkws des neuesten technischen Stands dienen als Vorbild für die weitere Forschung und Entwicklung. Sie kommen bei der Abgasreinigung pro Kilowatt Motorleistung mit ca. 0,1 g Platin aus. Ein erklärtes Fernziel auch für die Brennstoffzelle.

Das Elektroauto dagegen kommt ohne Akku nicht in die Gänge

Heutige Elektroautos beinhalten meistens eine Lithium-Ionen-Batterie. Sie gilt einerseits als sicher, andererseits als stabil hinsichtlich ihrer Kapazität. Denn sie übersteht mehrere Tausend Ladevorgänge ohne an Kapazität zu verlieren. Man bezeichnet diese Ladefähigkeit als Zyklenfestigkeit, ein Wert, der über die Lebensdauer einer Batterie informiert. Gute Akkus besitzen auch nach zehnjährigem Einsatz noch eine Kapazität von 80 % und mehr. Die Batterien werden durch eine Thermoregelung vor Überhitzung und zu großer Kälte geschützt. Eine wichtige Maßnahme, die bei der Lebensdauer des Akkus ebenfalls eine Rolle spielt. Die Weiterentwicklung der Akkus geschieht in einem schnellen Tempo. So liefern moderne Akkus gegenüber den älteren Typen bei gleicher Größe etwa die doppelte Kapazität. Und die Versuche, die Stromspeicher weiter zu verkleinern, sind längst noch nicht abgeschlossen.

Sind Autos mit Brennstoffzellen eigentlich gefährlich?

Ein Gerücht kann sich hartnäckig verbreiten und auch halten. Möglicherweise erinnern sich die Köche der Gerüchteküche an ihre eigene Schulzeit, als im Chemieunterricht die Knallgasprobe demonstrierte, dass die Verbindung von Wasserstoff und Sauerstoff explosiv sein kann. In der Tat brennt Wasserstoff (H2) , wenn er mit Sauerstoff in Berührung gebracht wird. Aber ein wirklich explosives Gemisch entsteht erst dann, wenn der Wasserstoff einen Anteil von 18 % übersteigt. Sollte der Drucktank eines mit Wasserstoff betriebenen Autos einmal undicht werden, steigt er so schnell auf, dass er sich mit dem Sauerstoff der Luft gar nicht erst verbinden kann. Dies liegt an seinem spezifischen Gewicht, das erheblich leichter ist als dasjenige des Sauerstoffs. Wissenschaftler der University of Miami wagten den Versuch. Sie entzündeten zwei Autos, einen normalen Pkw mit Benzintank und ein Wasserstoffauto. Die Treibstoffleitungen beider Fahrzeuge wurden vorher angebohrt. Nach rund einer Minute brannte das Benzinauto lichterloh, während das mit Brennzellen betriebene Auto weitgehend unversehrt blieb. Zwar verbrannte der Wasserstoff in einer gewaltigen Stichflamme, das Feuer verlosch aber ebenso schnell wieder. Der Benziner dagegen brannte völlig aus. Wasserstoff als Treibstoff dürfte demnach weitaus weniger explosiv sein als Benzin oder Diesel, die Brandgefahr ist bei ihm letztlich geringer.

Und wie sieht es mit der Brandgefahr bei Elektroautos aus?

Die Sicherheitsbedingungen haben sich auch bei den Elektroautos in den letzten Jahren erheblich verschärft und unter dem Strich können sie als sehr sicher betrachtet werden. Kritisch kann es höchstens dann werden, wenn bei einem Unfall die Schutzmechanismen des Akkus durch den Aufprall deaktiviert wurden. Ein sogenannter Thermal Runaway könnte die Folge sein, also das Überhitzen und Brennen des Akkus. Solche Ereignisse kommen allerdings zum Glück sehr selten vor, denn die Schutzmechanismen des Akkus sind mehrfach abgesichert und stabil. Und falls dieser unwahrscheinliche Fall dennoch einmal eintritt, lässt sich der Brand mit Wasser löschen.

Fazit: Beide Fahrzeugtechnologien gelten als sehr sicher. Der Fall eines Brands oder einer Explosion wird von Fachleuten als ziemlich unwahrscheinlich eingestuft. Falls er aber doch eintritt, so ist die Frage, wo der größere Schaden entsteht. Die Autos selbst dürften nach einem solchen verkehrstechnischen Supergau kaum noch oder nur aufwändig reparabel sein. Dieses Risiko muss jeder, der beim Kauf zwischen beiden Technologien wählen muss, für sich entscheiden. 

Wasserstoff als Antriebsart. Woher kommt er eigentlich?

In der Natur kommt Wasserstoff nicht vor, sondern er muss erzeugt werden. Im Universum ist Wasserstoff zwar das meist anzutreffende chemische Element, allerdings gilt dies nicht für die Erdrinde. Dennoch kann man ihn verhältnismäßig leicht gewinnen. Und dies in großen Mengen, da Wasserstoff im Wasser in schier unerschöpflicher Weise enthalten ist. Prinzipiell ließe er sich allerdings auch aus Erdgas oder anderen fossilen Brennstoffen gewinnen. Nicht gerade umweltfreundlich!
CO2 neutral gewinnen lässt sich Wasserstoff dagegen durch Elektrolyse. Hierbei wird ein Wasserbecken unter Spannung gesetzt. Dabei bilden sich an der Kathode Wasserstoff und an der Anode Sauerstoff. Wenn diese Elemente dann über eine Brennstoffzelle wieder zusammen geführt werden, entsteht Strom. Dieses Prinzip, das uns allen noch aus Experimenten im schulischen Chemieunterricht bekannt ist, liegt dem Wasserstoffauto zugrunde und es ist durchaus umweltgerecht, da der Strom eben ohne CO2 Emissionen erzeugt wird. Fazit: Das eigentliche Antriebsmittel des Brennstoffzellenautos, der Wasserstoff, lässt sich relativ CO2 neutral herstellen und belastet die Umwelt hierbei kaum. Die Frage ist dann eher, wie es mit der Speicherung der gewonnen Energie im Fahrzeug aussieht. Auch hierfür werden Akkus benötigt, die wiederum unter Umständen Konflikte mit der Umweltverträglichkeit auslösen.
Aber selbst wenn die Erzeugung von Wasserstoff relativ unschädlich für unser Klima ist, hinterlässt Wasserstoff in der Umweltbilanz dennoch erhebliche Spuren. Denn seit einiger Zeit wird erforscht, wie sich Wasserstoff, der als zusätzlicher Wasserstoff in der Atmosphäre entweicht, dort verhält. Große Mengen an Wasserstoff in der Luft könnten für eine starke Abkühlung der Stratosphäre sorgen. Und dies mit fatalen Folgen. Denn dadurch würden sich mehr Wolken bilden und das Ozonloch würde sich im Frühjahr vergrößern. Solange die Brennstoffzellen keinen Wasserstoff ungeplant entweichen lassen, scheint dies kein Problem zu sein. Doch die Wirklichkeit sieht anders aus. Brennstoffzellen verlieren bis zu zehn Prozent Wasserstoff, H2-Transporte sogar weitaus mehr. Tracey Tromp, Wissenschaftler am renommierten California Institute of Technology, berechnete, dass die Wasserstoffemissionen im Fall, dass alle Fahrzeuge, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, nun mit Brennstoffzellen funktionieren, die Emissionen von Wasserstoff um das Achtfache steigen werden. Mit unklaren Folgen, die aber dennoch am Weltklima nicht spurlos vorbeiziehen dürften.

Lithium-Ionen-Akkus der Elektroautos – sind sie wirklich klimagefährdend?

Die Herstellung von Wasserstoff, das Antriebsmittel des Brennstoffzellen-Pkws, stellt für die Umwelt keine übermäßige Belastung dar. Doch wie verhält es sich mit den Rohstoffen der Akkus, welche für Elektroautos benötigt werden?
In erster Linie geht es bei den Rohstoffen für Akkus um die Elemente Lithium und Kobalt. Im Periodensystem der Elemente ist Lithium das leichteste Metall. Lithium-Ionen lassen sich mit Hilfe einer Spannung sehr leicht aus Kobalt-Verbindungen lösen und können bestimmte Membranen durchlaufen. Eine Kombination, die sie für den Einsatz in Akkus prädestiniert. Reines Lithium reagiert sehr leicht an der Luft und entzündet sich. Deshalb findet man Lithium in der Natur lediglich in Verbindungen, zum Beispiel als Salze im Meer. Aber unter speziellen Bedingungen bilden sich Lithium-Salze auch in Binnengewässern und reichern sich dort an. In den ausgetrockneten Salzseen im gebirgigen Grenzgebiet von Argentinien, Bolivien und Chile beispielsweise finden sich die zurück gebliebenen Salze in hochkonzentrierter Form. Diese Lagerstätten lassen sich abbauen in der Weise, dass Wasserschichten mit einer hohen Konzentration an Salzen, die sich unter der ausgetrockneten Oberfläche befinden, nach oben gepumpt werden und dann in großen Becken verdunsten. Die hierbei zurück bleibende Lithiumverbindungen werden dann schließlich in die Industrieländer verschifft.
Diese Salzseen befinden sich in einem Landstrich, der extrem lebensfeindlich ist. Es gibt so gut wie keine Pflanzen, die Sonneneinstrahlung ist enorm hoch und die Luftfeuchtigkeit bewegt sich in Richtung Null Prozent. Das geförderte Salzwasser weist eine solch hohe Konzentration an Salz auf, dass es weder als Trinkwasser noch für die Bewässerung in der Landwirtschaft genutzt werden kann. Für die umliegenden Gegenden allerdings entsteht dennoch durch die Lithium-Förderung ein größeres Problem. Nämlich dadurch, dass durch das Abpumpen Grundwasser von hier in den Salzsee nachfließt und dabei den Grundwasserspiegel allgemein sinken lässt. Für die indigene Bevölkerung in den umgebenden Regionen, die überwiegend von der Viehzucht lebt, ist dies natürlich fatal. Doch gibt es bereits Ideen für die Lösung dieses Problems, zum Beispiel indem man das verdunstende Wasser abscheidet und wieder nutzbar macht. Die hierfür benötigte Energie ließe sich in diesen sonnendurchfluteten Gegenden leicht durch Photovoltaik gewinnen. Warum dies nicht bereits in vollem Umfang geschieht, liegt daran, dass jede Investition zu Gunsten der Nachhaltigkeit zum einen den Gewinn schmälert und zum anderen den Rohstoff verteuert. Der unbarmherzige Konkurrenzdruck und Preiskampf auch in dieser Sparte dürfte also auch in Zukunft eher ein Hemmnis für die bessere Ökologie sein. Obwohl die technischen Möglichkeiten für sauberere Lithium-Gewinnung bestehen, hindert der Konkurrenzdruck deren Umsetzung. Dies allerdings nicht nur im Bereich des Elektroautos, sondern auch bei vielen anderen Technologien. Denn Lithium wird beispielsweise auch für die Herstellung von Handys oder Laptops benötigt.

Fazit: Die Umweltbilanz beider Fahrzeugtechnologien birgt Risiken für die Umwelt und das Klima. Beim Wasserstoffauto liegen diese im Brennstoff selbst, der im schlimmsten Fall für irreparable Schäden am Weltklima sorgen kann, während sich die ökologischen Bedenken beim Elektroauto mehr auf die Methoden beziehen, mit denen der Rohstoff Lithium gewonnen wird. Letztlich dürfte es aber längerfristig eher möglich sein, die Lithiumgewinnung in ihren Auswirkungen zu optimieren als für völlige Verlustfreiheit an Wasserstoff bei der Brennstoffzelle zu sorgen. Und noch eine weitere Perspektive bietet sich der Lithium-Gewinnung, die längerfristig gesehen für umweltgerechteren Abbau sorgen und dem Elektroauto die insgesamt günstigeren Zukunftsaussichten zuweisen könnte: Und zwar wird Lithium zunehmend mehr durch Bergbau-Förderung in Australien gewonnen. Momentan ist dies zwar noch ein Verfahren, das teurer ist als die Förderung des Rohstoffs aus chilenischen Salzseen, dennoch könnte es durch optimierte Verfahren zukünftig sicherlich preislich mit den südamerikanischen Methoden konkurrieren.

Ist die Brennstoffzellen-Technologie die effizientere Methode?

Autos, die mit Wasserstoff betrieben werden, verbrauchen relativ viel Energie. Fahrzeughersteller berechnen dies durch den Wirkungsgrad, der sich wiederum auf die Ausnutzung des energetischen Potenzials durch den Energieverwerter bezieht. Moderne Brennstoffzellen erreichen hier einen Wirkungsgrad von ca. 83 %, während dieser bei gesamten Fahrzeug bei 50 % liegt. Diese nicht gerade hundertprozentige Effizienz liegt daran, dass es sich bei der Brennstoffzelle um einen sogenannten Energiewandler handelt, denn sie verwandelt Wasserstoff zu elektrischem Strom. Dadurch kann sie eben auch nicht so effizient arbeiten wie ein Energiespeicher. Allerdings nutzen die Hersteller diesen Verlust wiederum dahingehend, dass sie mit der Abwärme die Beheizung der Fahrzeuge vornehmen.
Wenn man allerdings die gesamte Kette, von der Erzeugung des Treibmittels Wasserstoff bis hin zu dessen Umwandlung in elektrische Energie betrachtet und bewertet, so kommt man lediglich auf einen Wirkungsgrad von nur noch ca. 30 %. Somit ist das Brennstoffzellenfahrzeug hinsichtlich des Wirkungsgrads nur wenig besser als Fahrzeuge, die mit Benzin (22 %) oder mit Diesel (25 %) betrieben werden.

Batterieautos funktionieren doch effizienter

Autos, die auf elektrische Weise angetrieben werden, schaffen einen Wirkungsgrad von bis zu 90 %. Verluste hierbei entstehen weniger bei der Speicherung der elektrischen Energie als vielmehr beim Laden, vor allem beim Schnellladen. Hier kann der Wirkungsgrad auf ca. 75 % sinken. Fahrzeuge, der über einen Akku angetrieben werden, gelten als effizienter als Brennstoffzellenautos. Ein mutiges Rechenmodell von Maximilian Fichtner, der an der Ulmer Universität eine Professur für Festkörperchemie innehat, spricht dem Verkehr innerhalb von Deutschland einen Energiebedarf von jährlich ca. 770 Terrawattstunden (1 TWh = 1 Milliarde Kilowattstunden) zu. Aufgrund des schlechteren Gesamtwirkungsgrades bräuchte man für eine Flotte mit ausschließlich durch Wasserstoff betriebenen Fahrzeugen dagegen 1.000 Terrawattstunden. Besonders gut zeigt sich die Effizienz der Elektroautos an dem Energieaufkommen, das benötigt würde, wenn der gesamte deutsche Verkehr lediglich mit E-Autos vonstatten ginge. Hier würden nur ca. 200 Terrawattstunden anfallen: ein bemerkenswertes Beispiel für die bessere Effizienz der elektronisch angetriebenen Fahrzeuge gegenüber den Brennstoffzellenautos.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Wasserstoffauto gegenüber Fahrzeugen, die auf herkömmliche Weise mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, punkten kann. Hier liegt der Grad der Effizienz um Einiges höher. Nicht so beim Vergleich mit dem batteriebetriebenen Fahrzeug. Dessen Effizienz stellt sich erheblich besser dar, da beim Brennstoffzellenfahrzeug allein durch die Umwandlung des Wasserstoffs in Strom bereits Verluste eintreten, die beim E-Auto nicht zu beklagen sind.

Wie funktioniert eigentlich ein Elektromotor?

Wenn man fährt, Gas gibt, kuppelt und schaltet macht man sich normalerweise keine Gedanken über das Zusammenspiel der vielen Funktionen, die nötig sind, um ein Auto zum Fahren zu bringen. Dennoch ist das unverzichtbare Herzstück des Elektroautos dessen Motor. Gegenüber den meist schweren und wuchtigen Akkus ist er relativ leicht und kompakt. Einfach gesagt verwandelt der Elektromotor elektrische Energie in mechanische Kraft. Hierbei spielen die beiden Teile Stator und Rotor eine wichtige Rolle. Der Stator ist ein Feldmagnet am Gehäuse des Motors, der per Gleichstrom ein Magnetfeld mit zwei Polen erzeugt. Der Rotor ist schwebend im Stator angebracht und dreht sich auf einer Welle. Auch er wird mit Strom versetzt, allerdings mit Wechselstrom. Und da Wechselstrom die Eigenschaft besitzt, bis zu 50 Mal in der Sekunde die Richtung und damit auch die Polung zu verändern, wirken abwechselnd abstoßende und anziehende Kräfte und erzeugen dadurch eine Drehbewegung des Rotors. Diese überträgt sich auf die Achse und treibt damit das Fahrzeug an. Auch die Entwicklung des Elektromotors ist weiter in Bewegung. So wird derzeit mit Materialien experimentiert, welche den Motor noch leichter machen, um damit das Gesamtgewicht weiter zu verringern.

Jedes Wasserstoffauto ist eigentlich auch ein E-Mobil

Stolze Besitzer eines über Brennstoffzellen angetriebenen Fahrzeugs machen sich oft nicht klar, dass sie im Grunde ein Elektroauto fahren.
Denn die Brennstoffzelle sorgt lediglich für die Bereitstellung der elektrischen Energie, die aber schließlich über einen Elektromotor zum Fahren eingesetzt wird. Und weitere Eigenheiten des E-Autos finden sich ebenfalls im Wasserstoffauto. Zum Beispiel Batterien. Sie dienen als Zwischenspeicher und liefern dann zusätzliche Energie, wenn der momentan erzeugte Strom nicht ausreicht. Übrigens speichert die Batterie die sogenannte Rekuperationsenergie. Darunter versteht man Energie, die beim Bremsen entsteht und ebenfalls in den Speicher mit einfließt.

Die Reichweite – auch für Wasserstoffautos ein wichtiges Kriterium

Die allgemeine Diskussion um die begrenzte Reichweite traf zuerst die E-Autos und sah darin ihren größten Mangel, doch auch Wasserstoff betriebene Fahrzeuge müssen sich gefallen lassen, an ihrer Reichweite gemessen zu werden. Allerdings weisen sie hier relativ gute Karten auf. Sie lassen sich recht schnell, in wenigen Minuten, betanken; ein Vorgang, der kaum länger dauert als das herkömmliche Tanken von Benzinern an der Zapfsäule. Ist der Wasserstofftank gefüllt, schafft das Auto – je nach Modell und Ausführung – ca. 500 bis 700 Kilometer. Allerdings ist das Netz an Wasserstoff-Tankstellen in Deutschland derzeit noch sehr löchrig. Es kann durchaus sein, dass bis zur nächsten Tankstelle 100 km zurückzulegen sind. Wenn dann allerdings das Tanken nicht funktioniert, wie es immer wieder vorkommt, hat man Pech. In Großstädten, wo das Tankstellennetz dichter ist, lässt sich ein solches Problem bewältigen, im ländlichen Bereich eher weniger. Aber hier kommt Abhilfe. Der Tankstellenbetreiber H2 Mobility plant, bis Ende 2020 einhundert Tankstellen im Bundesgebiet betriebsbereit zu haben.
Dass der Ausbau des Wasserstoff-Tankstellennetzes so schleppend vor sich geht, verwundert nicht. Zum einen ist der Anteil dieser Fahrzeuge noch immer relativ gering und die in den Bau der Tankstellen investierten Kosten amortisieren sich höchsten mittelfristig. Zum anderen kostet der Bau der Tankstellen sehr viel. Experten schätzen die Baukosten einer einzelnen Tankstelle derzeit auf 1.000.000 Euro. Und damit in Deutschland alle Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeuge adäquat mit Wasserstoff versorgt werden können, müssten ca. 1.000 Tankstellen gebaut werden. Hiermit wären Investitionen in Höhe von rund einer Milliarde Euro verbunden. Eine gewaltige Summe, die sich erst dadurch relativiert, wenn man bedenkt, dass den VW-Konzern der Dieselskandal ein Vielfaches dieses Betrags gekostet hat. Und es lässt sich davon ausgehen, dass sich durch die massenhafte Errichtung von Wasserstoff-Tankstellen deren Baukosten im Lauf der Zeit günstiger gestalten lassen.

E-Autos und ihre Reichweite

Die Spanne an Reichweiten bei Elektroautos ist sehr groß. Mehrere Tests verschiedener Autozeitschriften und Automobilclubs haben dies bereits untersucht und kommen zum gleichen Ergebnis. Nicht nur ist die Größe der Batterien für die Reichweite entscheidend, sondern vielmehr ist es die Art und Weise, wie der Elektromotor die Energie ausnutzt und mit ihr umgeht. Aber auch beim Tanken selbst fallen Verluste an Ladung an; diejenige Energie, die letztlich wirklich im Akku ankommt ist geringer, als die getankte Ladung. Doch auch wenn es nicht nur um die Batteriegröße geht, spielt die Batteriekapazität natürlich dennoch eine große Rolle. Als Beispiel mag der Renault Zoe dienen – eines der Versuchsobjekte des diesjährigen ADAC-Tests. Mit einer voll geladenen Batterie mit 52-kWh Kapazität schafft er ohne Ladestopp ca. 335 Kilometer. Hingegen kommt das Vorzeigeauto Tesla Model X100 D mit seiner 100-kWh-Batterie auf eine Reichweite von 451 Kilometer. Dies ist deutlich mehr, hat aber auch seinen Preis. Und dies fängt bereits beim Ladeverlust an. Denn um die 100 kWh Batterie mit Strom zu befüllen müssen 108 kWh geladen werden. Dies ist ungefähr so, als würde jemand den 100 Liter Tank seines Benziners befüllen, dabei aber acht Liter Benzin verschütten. Rechnet man schließlich den Verbrauch dieses Fahrzeugs aus, so ergibt sich ein Wert von 24 kWh pro 100 Kilometer. Der Verbrauch ist natürlich keine absolute Größe, sondern abhängig von mehreren Faktoren. Beispielsweise vom Alter der Batterie, dem Fahrstil und den klimatischen Bedingungen.
Auch das Aufladen des Elektroautos ist ein wichtiges Kriterium. Zwar hängt es nicht primär mit der Reichweite zusammen, dennoch könnte das Aufladen bei der Langstreckenfahrt für unfreiwillige und lange Pausen sorgen. Denn die Ladedauern veranschlagen immer noch eine Menge Zeit. Beispielweise benötigt das volle Betanken an einer öffentlich zugänglichen Ladestation, die mit Wechselstrom betrieben wird, ca. zwei bis vier Stunden. Je nach Kapazität der Batterie. Schnellladesäulen ermöglichen hingegen zügigeres Aufladen des Akkus, bescheren aber auch die größten Ladeverluste. Immerhin muss man hier lediglich 30 bis 60 Minuten warten, bis der Akku wieder gefüllt ist. Die Firma Tesla ermöglicht ihren eigenen Modellen dagegen das Aufladen in nur 20 Minuten. Ein eigenes, nur Tesla-Modellen zugängliches Netz an Ladestationen ist für diesen Vorzug verantwortlich. Glücklich kann sich der Besitzer einer eigenen Wallbox schätzen. Zwar dauert der Ladevorgang hier mit bis zu sechs Stunden noch einmal erheblich länger, das Laden kann allerdings dann geschehen, wenn das Auto sowieso nicht genutzt wird; beispielsweise über Nacht.
Im übrigen ist das Netz an öffentlichen Ladestationen recht gut ausgebaut. Der Energieverband BDEW gibt die Zahl mit knapp 24.000 an. Weitere sind in Planung.

Fazit: Noch immer ist die Reichweite ein Schwachpunkt bei den Elektroautos. Durch die große Dichte an Ladestationen lässt sich dieses Manko allerdings recht gut in den Griff bekommen. Fahrer von Wasserstoffautos dagegen müssen derzeit im schlimmsten Fall noch damit rechnen, liegen zu bleiben. Das Netz an Tankstellen für ihr Fahrzeug ist perforiert und löchrig. Zwar sind neue Wasserstoff-Tankstellen in Planung, die schleppende Ausbreitung der Brennstoffzellen-Fahrzeuge wirkt allerdings hierbei nicht gerade beschleunigend.

Staatliche Förderung sowohl für E-Autos als auch für Brennstoffzellen-Autos

Der Staat lässt sich die Förderung von Fahrzeugen mit alternativen Energien Einiges kosten. Hintergrund sind ehrgeizige Klimaziele. So sollen – gemäß EU-Vorgaben - bis zum Jahr 2030 mindestens 50 Prozent der Stadtbusse elektrisch betrieben werden und die Anzahl der zugelassenen emissionsfreien Fahrzeuge mindestens 35 % betragen. Ein Ziel, das nur dann erreicht werden kann, wenn der Umstieg auf die E-Mobilität unterstützt wird. Denn der ist teuer und geht ins Geld. Schließlich werden nicht nur die Kosten für die Anschaffung des Autos fällig, sondern auch weitere Zusätze, beispielweise Wallbox und Stromleitung. Die Anschaffung eines E-Autos wird deshalb momentan mit bis zu 9.000 Euro bezuschusst, Plug-in-Hybrid-Autos erhalten immerhin noch maximal 6.750 Euro. Und auch die Käufer von Brennstoffzellen-Fahrzeugen kommen in den Genuss staatlicher Subventionen. Zumindest dann, wenn die Voraussetzungen für Zuschüsse erfüllt sind. Über diese informiert das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (Bafa) auf seinen Internetseiten. Die Maximalförderung in Höhe von 21.000 Euro zahlt der Staat an gewerbliche Kunden, allerdings müssen hier ebenfalls eine Menge an Bedingungen erfüllt sein. Zum Beispiel müssen die Antragsteller mindestens drei Autos erwerben. Private Käufer dürfen aber immer noch mit einem stattlichen Zuschuss rechnen. Ob allerdings diese Bezuschussung reicht, um die Verbreitung der Wasserstoffautos zu beschleunigen, ist fraglich. Denn Geld bzw. Sparen ist nicht alles. Besonders dann, wenn der Fahrspaß durch zu wenige Tankstellen begrenzt ist.

Brennstoffzellenautos – auch weiterhin ein Nischenprodukt?

Die Frage stellt sich, warum die Verbreitung des Wasserstoffautos in diesen Klimaschutz orientierten Zeiten nicht recht in Gang kommen will. Aber die Gründe liegen auf der Hand. Noch ist die Produktion dieser Fahrzeuge teuer und aufgrund der relativ geringen Stückzahlen auch wenig lukrativ. Es müssten – so die Untersuchungen verschiedener Experten – Autos in sechsstelligen Stückzahlen produziert werden, um zu Produktionskosten zu gelangen, die denen der E-Autos vergleichbar sind. Derzeit sind Brennstoffzellenautos eigentlich nur für diejenigen Käufer interessant, die eine größere Reichweite benötigen und für das Tanken ohne Beeinträchtigung im städtischen Bereich leben. Die zur Zeit noch fehlende Infrastruktur verhindert die größere Akzeptanz der Wasserstoffautos. Und es ist auch fraglich, ob sich dies in naher Zukunft ändert. Allein die Investitionskosten für diese Infrastruktur geht in Milliardenbereiche und dürften gerade momentan angesichts der immensen Kosten in Zusammenhang mit der finanziellen Stabilisierung unserer Wirtschaft nicht leicht zu stemmen sein.
Die Autohersteller verlieren ebenfalls allmählich ihr Vertrauen in die Brennstofftechnologie. Dies zeigen die Tendenzen auf den Automobilausstellungen, wo die Quote der vorgestellten neuen, mit Wasserstoff betriebenen Fahrzeugen tendenziell auf dem Rückzug ist. Aber auch die Sorge um den Rohstoff beeinflusst die Neuproduktion zunehmend mehr. So wird die Gewinnung von Wasserstoff seitens der Automobilbauer nicht mehr nur als umweltfreundlich angesehen, sondern die bekannten Nachteile für Umwelt und Klima ebenfalls vermehrt in die Waagschale geworfen. Dies veranlasste unsere Regierung dazu, Projekte für die Herstellung von „grünem Wasserstoff“ stärker zu fördern. Wasserstoff soll zukünftig vermehrt – so das Wirtschaftsministerium – aus erneuerbaren Quellen erzeugt werden. Doch selbst wenn dies umgesetzt werden sollte, bleiben die hohen Aufwendungen an Strom, die für die Erzeugung des Wasserstoffs immer noch benötigt werden. Gemäß verschiedener Untersuchungen kommen nur ca. 25 bis 35 % der ursprünglich für die Herstellung von Wasserstoff eingesetzten Energie wirklich im Elektromotor des Wasserstoffautos an. Dies ist nicht gerade effizient und gibt der – in dieser Hinsicht wesentlich wirtschaftlicheren Batterie – weiterhin Auftrieb.

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